山東省2020版高考物理一輪復習 第十一章 機械振動和機械波 第2節(jié) 機械波課件 新人教版.ppt

第2節(jié)機械波,一、機械波及分類 1.機械波的形成和傳播 (1)產(chǎn)生條件 有 波源。 有 介質(zhì),如空氣、水、繩子等。 (2)傳播特點 傳播振動形式、 能量和信息。 質(zhì)點不 隨波遷移。 介質(zhì)中各質(zhì)點振動頻率、振幅、起振方向等都與波源 相同。,2.機械波的分類,二、描述機械波的物理量 1.波長:在波動中振動相位總是 相同的兩個相鄰質(zhì)點間的距離。 2.頻率f:在波動中,介質(zhì)中各質(zhì)點的振動頻率都是相同的,都等于 波源的振動頻率。 3.波速v、波長和頻率f、周期T的關(guān)系:,機械波的速度大小由 介質(zhì)決定,與機械波的頻率無關(guān)。,三、機械波的圖象 1.圖象:在平面直角坐標系中,用橫坐標表示介質(zhì)中各質(zhì)點的 平衡位置,用縱坐標表示某一時刻各質(zhì)點偏離平衡位置的 位移,連接各位移矢量的末端,得出的曲線即為波的圖象,簡諧波的圖象是正弦(或余弦)曲線。 2.物理意義:為某一時刻介質(zhì)中各質(zhì)點相對 平衡位置的位移。,四、波的衍射和干涉多普勒效應(yīng) 1.波的干涉和衍射,2.多普勒效應(yīng) (1)條件:聲源和觀察者之間有 相對運動。 (2)現(xiàn)象:觀察者感到 頻率發(fā)生變化。 (3)實質(zhì):聲源頻率 不變,觀察者接收到的頻率 變化。,命題點一,命題點二,命題點三,命題點四,波的傳播與圖象 1.波動圖象的信息(如圖所示) (1)直接讀取振幅A和波長,以及該時刻各質(zhì)點的位移。 (2)確定某時刻各質(zhì)點加速度的方向,并能比較其大小。 (3)結(jié)合波的傳播方向可確定各質(zhì)點的振動方向或由各質(zhì)點的振動方向確定波的傳播方向。,命題點一,命題點二,命題點三,命題點四,3.波的傳播方向與質(zhì)點的振動方向的判斷方法,命題點一,命題點二,命題點三,命題點四,典例1(多選)(2017全國卷)如圖,一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播,實線為t=0時的波形圖,虛線為t=0.5 s時的波形圖。已知該簡諧波的周期大于0.5 s。關(guān)于該簡諧波,下列說法正確的是() A.波長為2 m B.波速為6 m/s C.頻率為1.5 Hz D.t=1 s時,x=1 m處的質(zhì)點處于波峰 E.t=2 s時,x=2 m處的質(zhì)點經(jīng)過平衡位置,答案,解析,命題點一,命題點二,命題點三,命題點四,思維點撥本題知道兩個時刻的波形,可以運用波形的平移法分析波傳播的最短距離,要理解“該簡諧波的周期大于0.5 s”表達的意義。,命題點一,命題點二,命題點三,命題點四,即學即練 1.(2017天津卷)手持較長軟繩端點O以周期T在豎直方向上做簡諧運動,帶動繩上的其他質(zhì)點振動形成簡諧波沿繩水平傳播,示意如圖。繩上有另一質(zhì)點P,且O、P的平衡位置間距為l。t=0時,O位于最高點,P的位移恰好為零,速度方向豎直向上,下列判斷正確的是() A.該簡諧波是縱波 B.該簡諧波的最大波長為2l,答案,解析,命題點一,命題點二,命題點三,命題點四,2.(多選)(2018全國卷,34(1)一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播,在t=0和t=0.20 s時的波形分別如圖中實線和虛線所示。已知該波的周期T0.20 s。下列說法正確的是() A.波速為0.40 m/s B.波長為0.08 m C.x=0.08 m的質(zhì)點在t=0.70 s時位于波谷 D.x=0.08 m的質(zhì)點在t=0.12 s時位于波谷 E.若此波傳入另一介質(zhì)中其波速變?yōu)?.80 m/s,則它在該介質(zhì)中的波長為0.32 m,答案,解析,命題點一,命題點二,命題點三,命題點四,3.(多選)(2018山西五校四聯(lián))沿x軸傳播的一列簡諧橫波在t=0時刻的波形如圖所示,兩質(zhì)點M、N的橫坐標分別為x1=1.5 m和x2=2.5 m,t=0時刻質(zhì)點M的運動方向沿y軸的負方向。若從t=0時刻開始,經(jīng)0.25 s質(zhì)點N第一次到達平衡位置,則() A.該列波沿x軸負方向傳播 B.該列波的周期為1 s C.該列波的波速為2 m/s D.1 s末,質(zhì)點M的運動方向沿y軸的負方向 E.01 s內(nèi),質(zhì)點N通過的路程等于8 cm,答案,解析,命題點一,命題點二,命題點三,命題點四,波的圖象與振動圖象的關(guān)聯(lián)應(yīng)用 振動圖象與波的圖象的比較,命題點一,命題點二,命題點三,命題點四,命題點一,命題點二,命題點三,命題點四,典例2(2018全國卷,34(2)一列簡諧橫波在t= s時的波形圖如圖(a)所示,P、Q是介質(zhì)中的兩個質(zhì)點。圖(b)是質(zhì)點Q的振動圖象。求 (1)波速及波的傳播方向; (2)質(zhì)點Q的平衡位置的x坐標。,答案,解析,命題點一,命題點二,命題點三,命題點四,思維點撥由圖(a)讀出波長,由圖(b)讀出周期和在t= s時的振動方向。,“一分、一看、二找”巧解波的圖象與振動圖象綜合類問題,命題點一,命題點二,命題點三,命題點四,即學即練 4.(多選)(2019內(nèi)蒙古第一機械制造(集團)一中月考)一物理教師某天正在一湖邊釣魚,突然湖的周圍起了風,他發(fā)現(xiàn)湖中釣魚的浮標上下浮動。他根據(jù)自己的經(jīng)驗認為浮標上下浮動可簡化成豎直方向的簡諧運動,他通過觀測繪制出了浮標的振動圖象,如圖甲所示,接著他又根據(jù)湖面的波紋繪制出了水的波動圖象,如圖乙所示。假設(shè)圖乙是一列沿x軸正方向傳播的水波在t=0.5 s時的波形圖,圖甲是圖乙中離原點04 m范圍內(nèi)某質(zhì)點的振動圖象,則下列說法正確的是(),命題點一,命題點二,命題點三,命題點四,A.浮標上下振動的周期為T=2 s B.該列波的波速為2 m/s C.該波傳播過程中遇到頻率為1 Hz的機械波時能產(chǎn)生干涉 D.圖甲是x=2 m處質(zhì)點的振動圖象 E.不能確定圖甲是04 m范圍內(nèi)哪個質(zhì)點的振動圖象,答案,解析,命題點一,命題點二,命題點三,命題點四,5.(多選)(2018河北石家莊調(diào)研)如圖甲為一列簡諧橫波在某一時刻的波形圖,圖乙為介質(zhì)中x=2 m處的質(zhì)點P以此時刻為計時起點的振動圖象。下列說法正確的是 () A.這列波的傳播方向是沿x軸正方向 B.這列波的傳播速度是20 m/s C.經(jīng)過0.15 s,質(zhì)點P沿x軸的正方向傳播了3 m D.經(jīng)過0.1 s,質(zhì)點Q的運動方向沿y軸正方向 E.經(jīng)過0.35 s,質(zhì)點Q距平衡位置的距離小于質(zhì)點P距平衡位置的距離,答案,解析,命題點一,命題點二,命題點三,命題點四,波的多解問題,命題點一,命題點二,命題點三,命題點四,典例3(2018寧夏石嘴山一模)如圖所示是一列沿x軸負方向傳播的機械波圖象,實線是t1=0時刻的波形,虛線是t2=1 s時刻的波形,求: (1)該列波的周期和波速; (2)從t1時刻起質(zhì)點P運動至波谷位置的最短時間是多少?,命題點一,命題點二,命題點三,命題點四,命題點一,命題點二,命題點三,命題點四,命題點一,命題點二,命題點三,命題點四,思維點撥(1)由圖讀出波長,根據(jù)波的傳播方向,表示出在t=t2-t1=1 s內(nèi)傳播的可能距離,利用波速、波長和周期的關(guān)系式求解出波速; (2)先判斷質(zhì)點在t1的振動方向,再計算質(zhì)點達到波谷位置的可能時間,從而得出最短的時間。 本題關(guān)鍵要理解波的周期性,即每隔一個周期時間,波的圖象重復,得到波傳播的時間與距離的通項公式,再根據(jù)題意求解出相應(yīng)的數(shù)值;同時還要學會已知波的傳播方向判斷出質(zhì)點的振動方向。,命題點一,命題點二,命題點三,命題點四,即學即練 6.(2018北京卷,16)如圖所示,一列簡諧橫波向右傳播,P、Q兩質(zhì)點平衡位置相距0.15 m。當P運動到上方最大位移處時,Q剛好運動到下方最大位移處,則這列波的波長可能是() A.0.60 m B.0.30 m C.0.20 m D.0.15 m,答案,解析,命題點一,命題點二,命題點三,命題點四,波的衍射、干涉和多普勒效應(yīng) 1.波的干涉中振動加強點和減弱點的判斷:某質(zhì)點的振動是加強還是減弱,取決于該點到兩相干波源的距離之差r。,2.波的衍射現(xiàn)象是指波能繞過障礙物繼續(xù)傳播的現(xiàn)象,產(chǎn)生明顯衍射現(xiàn)象的條件是縫、孔的寬度或障礙物的尺寸跟波長相差不大或者小于波長。,命題點一,命題點二,命題點三,命題點四,3.多普勒效應(yīng)的成因分析 (1)接收頻率:觀察者接收到的頻率等于觀察者在單位時間內(nèi)接收到的完全波的個數(shù)。當波以速度v通過觀察者時,時間t內(nèi)通過的完全波的個數(shù)為N= ,因而單位時間內(nèi)通過觀察者的完全波的個數(shù),就是接收頻率。 (2)當波源與觀察者相互靠近時,觀察者接收到的頻率變大;當波源與觀察者相互遠離時,觀察者接收到的頻率變小。,命題點一,命題點二,命題點三,命題點四,典例4(多選)(2018江西模擬)如圖是水面上兩列頻率相同的波在某時刻的疊加情況,以波源S1、S2為圓心的兩組同心圓弧分別表示同一時刻兩列波的波峰(實線)和波谷(虛線);S1的振幅A1=4 cm,S2的振幅A2=3 cm,則下列說法正確的是() A.質(zhì)點D是振動減弱點 B.質(zhì)點A、D在該時刻的高度差為14 cm C.再過半個周期,質(zhì)點B、C是振動加強點 D.質(zhì)點C的振幅為1 cm E.質(zhì)點C此刻以后將向下振動,答案,解析,命題點一,命題點二,命題點三,命題點四,即學即練 7.(2017全國卷,34(1)如圖(a),在xy平面內(nèi)有兩個沿z方向做簡諧振動的點波源S1(0,4)和S2(0,-2)。兩波源的振動圖線分別如圖(b)和圖(c)所示。兩列波的波速均為1.00 m/s。兩列波從波源傳播到點A(8,-2)的路程差為 m,兩列波引起的點B(4,1)處質(zhì)點的振動相互(選填“加強”或“減弱”),點C(0,0.5)處質(zhì)點的振動相互(選填“加強”或“減弱”)。,命題點一,命題點二,命題點三,命題點四,命題點一,命題點二,命題點三,命題點四,答案: 2減弱加強,